История вентиляции
Вентилятор — это устройство перемещения газа.
Применение вентиляторов: системы принудительной приточно-вытяжной и местной вентиляции в зданиях и помещениях, обдув охлаждающих и нагревательных элементов в устройствах для обогрева воздуха и его кондиционирования, а также обдувание радиаторов охлаждения различных приборов.
Мощные осевые вентиляторы могут использоваться в качестве двигателя.
Еще в древности применялись отдельные приёмы организованной вентиляции закрытых помещений.
До начала XIX века вентиляция помещений обычно сводилась к естественному проветриванию. Теория естественного движения воздуха в трубах и каналах была создана М. В. Ломоносовым. В. X. Фрибе в 1795 году впервые описал основные положения, которые определяли интенсивность воздухообмена в отапливаемом помещении через неплотности наружных барьеров, окна и дверные проемы. В XIX веке начинается развитие вентиляция с тепловым побуждением приточного и удаляемого воздуха из помещения. Отечественные учёные указывали несовершенство такого типа побуждения и свойственные ему большие расходы теплоты. Э. X. Ленд отмечал, что полная вентиляция достигается только механическим способом. После появления центробежных вентиляторов произошло быстрое совершенствование технологий вентиляции помещений. В 1832 году А. А. Саблуков предложил первый работавший центробежный вентилятор. В 1835 году такой вентилятор был применён на рудниках Алтая для проветривания. Большая популяризация вентиляции с механическим побуждением передвижения воздуха началась с конца XIX века.
Типы вентиляторов
Вентилятор в общем виде — это ротор, на котором закреплены лопатки определённым образом. Во время вращения ротора, лопатки сталкиваются с 15 воздухом (газом) и отбрасывают его. Направление отбрасывания воздуха (газа), зависит от формы лопаток и их положения.
По типу конструкции выделяют несколько основных видов вентиляторов:
— осевые (аксиальные)
— центробежные (радиальные)
— диаметральные (тангенциальные)
— безлопастные (принципиально новый тип).
Осевой (аксиальный) вентилятор
Осевой вентилятор (рис. 1) — это вентилятор, воздух в котором перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем. Этот вид вентилятора является наиболее распространенным из-за простоты изготовления, а также совпадения направления движения всасываемого и нагнетаемого воздуха.
Рис. 1. Осевой вентилятор
Аксиальные вентиляторы применяются в качестве малых вентиляторов для охлаждения электроники, бытовых вентиляторов, вентиляторов для турбовентиляторных авиационных двигателей, вентиляторов дымоудаления, вентиляторов аэродинамических труб.
Центробежный (радиальный) вентилятор
Центробежный вентилятор (рис. 2) в своей конструкции имеет вращающийся ротор. На ротор крепятся лопатки в форме спирали. Воздух, проходя сквозь входное 16 отверстие вентилятора, втягивается внутрь ротора, благодаря чему принимает вращательное движение и, вследствие особой формы лопаток и центробежной силы, направляется в выходное отверстие специального кожуха спиральной формы. Таким образом, выходная масса воздуха находится под прямым углом к входной. Такой тип вентилятора массово используется в промышленности.
Рис. 2. Центробежный вентилятор
Количество лопаток рабочего колеса зависит от типа, размеров и назначения вентилятора, а сами лопатки производят загнутыми вперёд или назад (относительно направления вращения). При применении радиальных вентиляторов с загнутыми назад лопатками, можно сэкономить до 20 % электроэнергии. Радиальные вентиляторы с загнутыми вперед лопатками рабочего колеса обладают следующими преимуществами: имеют меньший диаметр колеса, обладают меньшими размерами самого вентилятора, а также им свойствен низкий шум.
Центробежные вентиляторы делятся на следующие категории: вентиляторы высокого давления, вентиляторы среднего давления и вентиляторы низкого давления.
К вентиляторам с повышенной защитой относятся центробежные вентиляторы, которые состоя из алюминиевых сплавов и укомплектованы взрывозащитными электродвигателями. В таких вентиляторах предусмотрены средства и меры, которые затрудняют появление опасных искр. Данные вентиляторы используются для переноса газопаровоздушных взрывоопасных смесей, температура которых не превышает 80º С, которые не вызывают ускоренной коррозии проточной части вентиляторов и которые не содержат взрывчатых веществ, взрывоопасной пыли, липких веществ и волокнистых материалов.
Вентилятор диаметрального сечения (тангенциальный)
Такой вентилятор в своей конструкции имеет ротор типа «беличье колесо». Взамен стенок у цилиндра крыльчатка из согнутых вперёд лопастей. Крыльчатка тангенциального вентилятора вмонтирована в корпус в форму трубы, схоже с корпусом центробежного вентилятора. Однако, воздух проникает не с торца вентилятора, а по всей его длине с передней части устройства. Воздух захватывается вращающимися лопатками, а затем получает ускорение в необходимом направлении благодаря диффузору. Вентиляторы данного типа не издают шума во время работы и вырабатывают равномерный поток воздуха вдоль всей ширины вентилятора.
Рис. 3. Вентилятор диаметрального сечения
Тангенциальные вентиляторы нашли свое применение в тех устройствах, где не важен напор воздуха (кондиционеры, воздушные завесы и т. д.). Большой расход воздуха и низкий уровень шума являются отличительными особенностями тангенциальных вентиляторов.
«Безлопастный» вентилятор
Данный тип вентиляторов построен по принципу передачи кинетической энергии от одной среды, которая движется с большей скоростью, к другой. В безлопастном вентиляторе воздушный поток создаёт благодаря обычному вентилятору небольшого размера, который спрятан в основании. Воздух подается с относительно большой скоростью через неширокие щели в большой рамке, сквозь которую проникает основной поток перемещаемого воздуха. За счет аэродинамических эффектов, вытекающий из щелей воздух тянет за собой соседние слои. За счет профиля рамки возникает разрежение, которое засасывает окружающий воздух с тыльной стороны. Таким образом, поток воздуха увеличивается в несколько раз.
Рис. 4. Безлопастный вентилятор
Направление потока регулируется путем изменения положения рамки. Достоинства данного типа вентиляторов — отсутствие доступных на внешней стороне корпуса подвижных деталей и слоистый выходной поток, а главным недостатком является шумность, которая возникает из-за большого потребного давления нагнетателя и большой скорости вытекания первичного потока.
Литература:
- Вентилятор [Электронный ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/Вентилятор (дата обращения: 22.05.2018).
